Wie das Immunsystem Nahrung als sicher erkennt

Wie weiss der Körper, dass ein Keks Nahrung und keine Bedrohung ist? Jedes Mal, wenn jemand eine Mahlzeit isst oder einen Snack probiert, steht das Immunsystem vor einer wichtigen Entscheidung.

Es kann die Nahrung akzeptieren oder sie als etwas Gefährliches einstufen. Meistens trifft der Körper die richtige Wahl und lässt die Nahrung sicher den Verdauungsprozess durchlaufen. Forschende bezeichnen diesen Vorgang als orale Toleranz.

Eine neue, von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Stanford University geleitete Studie hat nun genauer erklärt, wie dieser Prozess abläuft. Das Forschungsteam fand winzige Bestandteile von Nahrungsproteinen, die dem Immunsystem signalisieren, ruhig zu bleiben.

Der Fund liefert eine Erklärung dafür, wie der Körper viele Lebensmittel als sicher erkennt, und könnte den Weg für neue Behandlungen von Nahrungsmittelallergien weisen.

Wie der Körper seine Entscheidung trifft

Tag für Tag gelangen Lebensmittel in den Körper. Trotz dieser ständigen Begegnungen greift das Immunsystem Nahrung normalerweise nicht an, sondern lernt, sie zu tolerieren.

Das Forschungsteam untersuchte, wie der Körper diese Balance aufrechterhält. Sie sorgt für eine reibungslose Verdauung und verhindert schädliche Reaktionen.

Dr. Jamie Blum, Erstautor der Studie, führte die Forschungsarbeiten an der Stanford University durch und wechselte später zum Salk Institute.

Die Forschenden identifizierten bestimmte Proteinfragmente in Lebensmitteln, die mit Immunzellen kommunizieren. Diese Fragmente vermitteln den Immunzellen, dass bestimmte Nahrungsmittel harmlos sind.

Die Rolle regulatorischer T-Zellen

Das Immunsystem besteht aus vielen verschiedenen Zelltypen, die gemeinsam den Körper schützen. Eine besondere Zellgruppe verhindert unnötige Immunangriffe: die regulatorischen T-Zellen.

Regulatorische T-Zellen wirken wie Friedenswächter. Statt Entzündungen auszulösen, beruhigen sie das Immunsystem. Durch diese dämpfende Funktion kann der Körper harmlose Stoffe wie Nahrung tolerieren.

Dass regulatorische T-Zellen für die orale Toleranz wichtig sind, war bereits bekannt. Unklar war jedoch, welche Nahrungsproteine diese Reaktion aktivieren.

Die Reaktion des Körpers auf Nahrung verstehen

Um Antworten zu finden, analysierte das Stanford-Team, wie regulatorische T-Zellen auf Nahrungsproteine reagieren. Die Ergebnisse zeigten, welche Signale das Immunsystem eher in Richtung Toleranz als in Richtung Abwehr lenken.

„Für jemanden, der sich für Grundlagenforschung interessiert, ist es wertvoll, einen normalen Immunprozess ebenso wie krankhafte Vorgänge zu verstehen“, sagte Dr. Blum.

„Zu verstehen, wie das Immunsystem ein Protein normalerweise als sicher erkennen kann, könnte zu neuen Therapien führen, die bei Menschen mit Allergien Toleranz fördern.“

Warum Nahrungsmittelallergien entstehen

Nahrungsmittelallergien entstehen, wenn das Immunsystem Nahrung fälschlicherweise als Bedrohung bewertet. Anstatt das Lebensmittel zu akzeptieren, startet es eine Abwehrreaktion.

Etwa sechs Prozent der Kinder und bis zu vier Prozent der Erwachsenen haben Nahrungsmittelallergien. Zu den häufigen Auslösern gehören Erdnüsse, Eier, Soja und andere Lebensmittel.

Bei einer allergischen Reaktion stuft das Immunsystem bestimmte Proteine in der Nahrung als schädlich ein. Antikörper erkennen diese Proteine und aktivieren Immunzellen wie Mastzellen und Basophile. Diese Zellen setzen Stoffe frei, die Entzündungen und allergische Beschwerden verursachen.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben bereits viele Proteine identifiziert, die Allergien auslösen. Deutlich weniger war jedoch darüber bekannt, welche Proteine Toleranz fördern.

Toleranzsignale in Nahrungsproteinen entdecken

Um dieses Rätsel zu lösen, wählten die Forschenden zunächst einen einfachen Ansatz. Sie untersuchten Mäuse, die sich normal ernährten. Anschliessend prüften sie regulatorische T-Zellen daraufhin, welche Nahrungsproteine diese Zellen erkannten.

Dabei wurden drei kleine Proteinfragmente entdeckt, die Epitope genannt werden. Jedes Epitop stammte aus einem anderen pflanzlichen Lebensmittel: eines aus Mais, eines aus Weizen und das dritte aus Sojabohnen.

Alle drei Fragmente gingen auf Samenproteine zurück. Solche Proteine kommen in grossen Mengen in vielen pflanzlichen Nahrungsmitteln vor. Der Befund legt nahe, dass das Immunsystem Toleranz häufig entwickelt, indem es diese verbreiteten pflanzlichen Proteine erkennt.

Mais löste die stärkste Reaktion regulatorischer T-Zellen aus. Das erscheint plausibel, weil Mais nur selten Allergien verursacht. Allergien gegen Sojabohnen treten häufiger auf, weshalb die Identifizierung eines Sojabohnen-Epitops einen spannenden Hinweis für künftige Forschung liefert.

Zudem machten die Forschenden eine überraschende Entdeckung: Der Rezeptor, der das Proteinfragment aus Sojabohnen erkennt, kann auch mit Proteinen aus Sesam interagieren.

Diese Verbindung könnte erklären, weshalb Toleranz gegenüber einem Lebensmittel manchmal auch zu Toleranz gegenüber einem anderen führt.

Wo diese Immunzellen tätig sind

Die Studie befasste sich auch mit der Frage, an welchem Ort regulatorische T-Zellen ihre Aufgabe erfüllen. Experimente mit Mäusen und Zellkulturen im Labor lieferten dazu Antworten.

Die Ergebnisse zeigten, dass viele regulatorische T-Zellen im Darm angesiedelt sind. Damit befinden sie sich genau dort, wo Nahrung in den Körper gelangt.

Auch das Umfeld im Darm beeinflusst das Verhalten dieser Zellen. In einem gesunden Darm tragen regulatorische T-Zellen zu einem ruhigen Zustand mit nur geringer Entzündung bei. Tritt eine Entzündung auf, helfen sie dabei, sie zu verringern und das Gleichgewicht wiederherzustellen.

Diese anpassungsfähige Reaktion ermöglicht es dem Immunsystem, sich an die Vorgänge im Verdauungssystem anzupassen.

Eine Zukunft ohne Nahrungsmittelallergien?

Die Entdeckung dieser Nahrungs-Epitope eröffnet neue Möglichkeiten zur Behandlung von Allergien. Regulatorische T-Zellen gelten bereits als vielversprechendes Werkzeug für zukünftige Immuntherapien.

Möglicherweise können Forschende eines Tages regulatorische T-Zellen entwickeln, die bestimmte Nahrungsproteine erkennen und Toleranz fördern. Solche Behandlungen könnten allergische Reaktionen abschwächen oder sogar verhindern.

„Die Ernährung ist unsere intimste Interaktion mit unserer Umwelt“, sagte Dr. Blum.

„Lebensmittel korrekt als sicher zu erkennen, schafft ein entzündungshemmendes Umfeld, das die Nährstoffaufnahme unterstützt und Allergien vorbeugt.“

„Unsere Forschung erweitert das wissenschaftliche Verständnis der wichtigsten Nahrungsmittelallergene und weist auf künftige therapeutische Eingriffe hin, die allergische und autoimmune Zustände umlenken könnten.“

Künftige Forschungsrichtungen

Als Nächstes wollen die Forschenden diese Erkenntnisse auf Menschen übertragen. Das Team hat bereits ein spezielles Reagenz entwickelt, das dabei hilft, diese Nahrungsproteine nachzuverfolgen.

Andere Forschende können dieses Werkzeug nun einsetzen, um die orale Toleranz genauer zu untersuchen.

Jede Mahlzeit mag einfach wirken, doch im Hintergrund leistet das Immunsystem Aussergewöhnliches.

Neue Erkenntnisse bringen die Wissenschaft dem Verständnis näher, wie der Körper die Lebensmittel, die das Leben erhalten, friedlich akzeptiert.